Moleculaire celbiologie, deel 2
HOOFDSTUK 8. REGELING VAN GENEXPRESSIE........................................................................ 3
1. DE BEGRIPPEN GENEXPRESSIE & DIFFERENTIATIE...................................................................................4
2. HOE TRANSCRIPTIESCHAKELAARS WERKEN ..........................................................................................5
3. MOLECULAIRE MECHANISMEN DIE INSTAAN VR HET MAKEN V VERSCHILLENDE SOORTEN CELLEN ...................... 12
HOOFDSTUK 9. HOE GENEN EN GENOMEN EVOLUEREN ..........................................................18
1. HOE ONTSTAAT GENETISCHE VARIATIE? ............................................................................................. 19
2. TRANSPOSONS & VIRUSSEN .......................................................................................................... 25
3. RECONSTRUCTIE VAN DE STAMBOOM VAN LEVENDE WEZENS .................................................................. 27
4. DE STUDIE VAN HET MENSELIJKE GENOOM ......................................................................................... 33
5. OVERZICHT HOOFDSTUK .............................................................................................................. 35
HOOFDSTUK 11. BIOLOGISCHE MEMBRANEN ...........................................................................37
1. INLEIDING ................................................................................................................................ 38
2. DE LIPIDEN DUBBELLAAG .............................................................................................................. 40
3. MEMBRAANPROTEÏNEN ................................................................................................................ 45
4. OVERZICHT ............................................................................................................................... 49
HOOFDSTUK 12. PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT.........................................................50
1. PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT ............................................................................................ 51
2. CARRIERPROTEÏNEN EN HUN FUNCTIE .............................................................................................. 52
3. IONENKANALEN & MEMBRAANPOTENTIAAL ........................................................................................ 62
4. IONENKANALEN & SIGNAALOVERDRACHT IN PRIKKELBARE CELLEN ........................................................... 69
5. OVERZICHT ............................................................................................................................... 82
HOOFDSTUK 14. ENERGIEPRODUCTIE IN MITOCHONDRIËN ......................................................85
1. MITOCHONDRIËN & OXIDATIEVE FOSFORYLERING ................................................................................ 85
2. ELECTRONENTRANSPORT & PROTONENPOMPEN ................................................................................. 91
HOOFDSTUK 15. INTRACELLULAIRE COMPARTIMENTEN & TRANSPORT ......................................96
1. MEMBRAAN-OMSLOTEN ORGANELLEN .............................................................................................. 97
2. PROTEÏNESORTERING .................................................................................................................. 98
3. VESIKELTRANSPORT................................................................................................................... 104
HOOFDSTUK 16. CELCOMMUNICATIE ..................................................................................... 107
1. ALGEMENE PRINCIPES VAN SIGNAALOVERDRACHT ............................................................................. 107
2. G-PROTEÏNE GEKOPPELDE RECEPTOREN ......................................................................................... 114
3. ENZYME-GEKOPPELDE RECEPTOREN .............................................................................................. 122
4. OVERZICHT ............................................................................................................................. 126
HOOFDSTUK 17. CYTOSKELET ................................................................................................ 128
1. INTERMEDIAIRE FILAMENTEN ........................................................................................................ 129
2. MICROTUBULI.......................................................................................................................... 132
3. ACTINE FILAMENTEN .................................................................................................................. 137
4. SPIERCONTRACTIE .................................................................................................................... 140
5. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 147
HOOFDSTUK 18. CELCYCLUSCONTROLE, MITOSE & CELDOOD ................................................ 148
, 1. OVERZICHT VAN DE CELCYCLUS .................................................................................................... 149
2. HET CELCYCLUS CONTROLESYSTEEM ............................................................................................. 150
3. G1-FASE ................................................................................................................................ 152
4. S-FASE .................................................................................................................................. 154
5. M-FASE ................................................................................................................................. 155
6. MITOSE.................................................................................................................................. 156
7. CYTOKINESE ........................................................................................................................... 160
8. CONTROLE VAN HET CELAANTAL EN GROOTTE ................................................................................... 161
9. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 165
HOOFDSTUK 19. SEKS & GENETICA ........................................................................................ 166
1. DE VOORDELEN VAN SEKS ........................................................................................................... 167
2. MEIOSE & BEVRUCHTING ............................................................................................................ 168
3. MENDEL & DE ERFELIJKHEIDSWETTEN ............................................................................................ 170
4. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 174
HOOFDSTUK 20. CELLULAIRE GEMEENSCHAPPEN : WEEFSELS, STAMCELLEN & KANKER ......... 175
1. DE EXTRACELLULAIRE MATRIX & BINDWEEFSEL.................................................................................. 176
2. EPITHELEN & CEL-CEL JUNCTIES ................................................................................................... 179
3. WEEFSELINTEGRITEIT EN VERNIEUWING .......................................................................................... 182
4. KANKER ................................................................................................................................. 187
5. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 191
LAATSTE LES : OVERZICHT.......................................................................................................... 193
1. CONCEPTMAP .......................................................................................................................... 193
2. OVERZICHT EVOLUTIE VANUIT KIEMCELLEN ...................................................................................... 194
3. ALGEMEEN OVERZICHT VAN CELLEN (DE CEL) .................................................................................. 195
4. ELEKTRISCHE PRIKKELBAARHEID ................................................................................................... 196
2
, Hoofdstuk 8. Regeling van genexpressie
Centrale vraagstelling :
3
, Genexpressie & differentiatie
-> lijken hard op elkaar
Zygote -> gedifferentieerde cel (epitheelcel, spiercel, zenuwcel, …)
→ zelfde DNA in elk celtype, maar andere genen komen tot expressie (variabel, 30-60% van alle genen)
Genexpressie : aan/uitzetten van genen
Genexpressie coördineren
Differentiatie
Celgeheugen
1. De begrippen genexpressie & differentiatie
1.1. Verschillende celtypes van een multicellulair organisme
bevatten hetzelfde DNA, maar gebruiken het anders
Zygote -> differentiatie -> 200 celtypes (zenuwcel, spiercel, epitheelcel, …)
Alle celtypes bevatten zelfde DNA & beschikken over dezelfde genen
‘- toch vervullen ze andere functie (ander gebruik ervan)
→ differentiële genexpressie (omvat RNA & eiwit)
→ (terminale) differentiatie (= (on)omkeerbaar)
Verschillende celtypes van een multicellulair organisme bevatten hetzelfde DNA
DNA transfer uit een gedifferentieerde cel inbrengen in een eicel, of
vertrekken van een gedifferentieerde cel : hieruit is de ontwikkeling
van een volledig organisme mogelijk → er zijn geen genen verloren
gegaan tijdens de differentiatie
Gedifferentieerde cellen bevatten alle info nodig voor de vorming
van een gans organisme
→ toepassing : Somatische Cel Nucleaire Transfer : klonen
‘-> alleen maar DNA van 1 moederorganisme, geen crossing-over/recombinatie/…
1.2. Verschillende cellen experimenteren verschillende genen
1. Selectieve expressie van 1900 eiwit coderende genen → een typische cel exprimeert 30-
60% van de eiwit coderende genen → 40-70% vd genen niet tot expressie
a) House-keeping proteïnen : constitutieve expressie
Alle cellen moeten deze functies vervullen
Vb.: FNa polymerase, RNA polymerase, ribosoom eiwitten, …
b) Gespecialiseerde celtypes : specifieke proteïnen typisch voor een speciale
celfunctie
Vb.: myosine II, haemoglobine in RBC, insuline, …
2. Selectieve expressie van 5000 RNA coderende genen
Voor elk gen geldt :
→ lage tot heel hoge expressie mogelijk => variabel specifiek aan celtype
→ combinatie van genen die tot expressie komen bepalen de functie & type vd cel
Er komt dus een andere set genen tot expressie in de spiercel en de zenuwcel
4
HOOFDSTUK 8. REGELING VAN GENEXPRESSIE........................................................................ 3
1. DE BEGRIPPEN GENEXPRESSIE & DIFFERENTIATIE...................................................................................4
2. HOE TRANSCRIPTIESCHAKELAARS WERKEN ..........................................................................................5
3. MOLECULAIRE MECHANISMEN DIE INSTAAN VR HET MAKEN V VERSCHILLENDE SOORTEN CELLEN ...................... 12
HOOFDSTUK 9. HOE GENEN EN GENOMEN EVOLUEREN ..........................................................18
1. HOE ONTSTAAT GENETISCHE VARIATIE? ............................................................................................. 19
2. TRANSPOSONS & VIRUSSEN .......................................................................................................... 25
3. RECONSTRUCTIE VAN DE STAMBOOM VAN LEVENDE WEZENS .................................................................. 27
4. DE STUDIE VAN HET MENSELIJKE GENOOM ......................................................................................... 33
5. OVERZICHT HOOFDSTUK .............................................................................................................. 35
HOOFDSTUK 11. BIOLOGISCHE MEMBRANEN ...........................................................................37
1. INLEIDING ................................................................................................................................ 38
2. DE LIPIDEN DUBBELLAAG .............................................................................................................. 40
3. MEMBRAANPROTEÏNEN ................................................................................................................ 45
4. OVERZICHT ............................................................................................................................... 49
HOOFDSTUK 12. PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT.........................................................50
1. PRINCIPES VAN MEMBRAANTRANSPORT ............................................................................................ 51
2. CARRIERPROTEÏNEN EN HUN FUNCTIE .............................................................................................. 52
3. IONENKANALEN & MEMBRAANPOTENTIAAL ........................................................................................ 62
4. IONENKANALEN & SIGNAALOVERDRACHT IN PRIKKELBARE CELLEN ........................................................... 69
5. OVERZICHT ............................................................................................................................... 82
HOOFDSTUK 14. ENERGIEPRODUCTIE IN MITOCHONDRIËN ......................................................85
1. MITOCHONDRIËN & OXIDATIEVE FOSFORYLERING ................................................................................ 85
2. ELECTRONENTRANSPORT & PROTONENPOMPEN ................................................................................. 91
HOOFDSTUK 15. INTRACELLULAIRE COMPARTIMENTEN & TRANSPORT ......................................96
1. MEMBRAAN-OMSLOTEN ORGANELLEN .............................................................................................. 97
2. PROTEÏNESORTERING .................................................................................................................. 98
3. VESIKELTRANSPORT................................................................................................................... 104
HOOFDSTUK 16. CELCOMMUNICATIE ..................................................................................... 107
1. ALGEMENE PRINCIPES VAN SIGNAALOVERDRACHT ............................................................................. 107
2. G-PROTEÏNE GEKOPPELDE RECEPTOREN ......................................................................................... 114
3. ENZYME-GEKOPPELDE RECEPTOREN .............................................................................................. 122
4. OVERZICHT ............................................................................................................................. 126
HOOFDSTUK 17. CYTOSKELET ................................................................................................ 128
1. INTERMEDIAIRE FILAMENTEN ........................................................................................................ 129
2. MICROTUBULI.......................................................................................................................... 132
3. ACTINE FILAMENTEN .................................................................................................................. 137
4. SPIERCONTRACTIE .................................................................................................................... 140
5. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 147
HOOFDSTUK 18. CELCYCLUSCONTROLE, MITOSE & CELDOOD ................................................ 148
, 1. OVERZICHT VAN DE CELCYCLUS .................................................................................................... 149
2. HET CELCYCLUS CONTROLESYSTEEM ............................................................................................. 150
3. G1-FASE ................................................................................................................................ 152
4. S-FASE .................................................................................................................................. 154
5. M-FASE ................................................................................................................................. 155
6. MITOSE.................................................................................................................................. 156
7. CYTOKINESE ........................................................................................................................... 160
8. CONTROLE VAN HET CELAANTAL EN GROOTTE ................................................................................... 161
9. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 165
HOOFDSTUK 19. SEKS & GENETICA ........................................................................................ 166
1. DE VOORDELEN VAN SEKS ........................................................................................................... 167
2. MEIOSE & BEVRUCHTING ............................................................................................................ 168
3. MENDEL & DE ERFELIJKHEIDSWETTEN ............................................................................................ 170
4. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 174
HOOFDSTUK 20. CELLULAIRE GEMEENSCHAPPEN : WEEFSELS, STAMCELLEN & KANKER ......... 175
1. DE EXTRACELLULAIRE MATRIX & BINDWEEFSEL.................................................................................. 176
2. EPITHELEN & CEL-CEL JUNCTIES ................................................................................................... 179
3. WEEFSELINTEGRITEIT EN VERNIEUWING .......................................................................................... 182
4. KANKER ................................................................................................................................. 187
5. OVERZICHT HOOFDSTUK ............................................................................................................ 191
LAATSTE LES : OVERZICHT.......................................................................................................... 193
1. CONCEPTMAP .......................................................................................................................... 193
2. OVERZICHT EVOLUTIE VANUIT KIEMCELLEN ...................................................................................... 194
3. ALGEMEEN OVERZICHT VAN CELLEN (DE CEL) .................................................................................. 195
4. ELEKTRISCHE PRIKKELBAARHEID ................................................................................................... 196
2
, Hoofdstuk 8. Regeling van genexpressie
Centrale vraagstelling :
3
, Genexpressie & differentiatie
-> lijken hard op elkaar
Zygote -> gedifferentieerde cel (epitheelcel, spiercel, zenuwcel, …)
→ zelfde DNA in elk celtype, maar andere genen komen tot expressie (variabel, 30-60% van alle genen)
Genexpressie : aan/uitzetten van genen
Genexpressie coördineren
Differentiatie
Celgeheugen
1. De begrippen genexpressie & differentiatie
1.1. Verschillende celtypes van een multicellulair organisme
bevatten hetzelfde DNA, maar gebruiken het anders
Zygote -> differentiatie -> 200 celtypes (zenuwcel, spiercel, epitheelcel, …)
Alle celtypes bevatten zelfde DNA & beschikken over dezelfde genen
‘- toch vervullen ze andere functie (ander gebruik ervan)
→ differentiële genexpressie (omvat RNA & eiwit)
→ (terminale) differentiatie (= (on)omkeerbaar)
Verschillende celtypes van een multicellulair organisme bevatten hetzelfde DNA
DNA transfer uit een gedifferentieerde cel inbrengen in een eicel, of
vertrekken van een gedifferentieerde cel : hieruit is de ontwikkeling
van een volledig organisme mogelijk → er zijn geen genen verloren
gegaan tijdens de differentiatie
Gedifferentieerde cellen bevatten alle info nodig voor de vorming
van een gans organisme
→ toepassing : Somatische Cel Nucleaire Transfer : klonen
‘-> alleen maar DNA van 1 moederorganisme, geen crossing-over/recombinatie/…
1.2. Verschillende cellen experimenteren verschillende genen
1. Selectieve expressie van 1900 eiwit coderende genen → een typische cel exprimeert 30-
60% van de eiwit coderende genen → 40-70% vd genen niet tot expressie
a) House-keeping proteïnen : constitutieve expressie
Alle cellen moeten deze functies vervullen
Vb.: FNa polymerase, RNA polymerase, ribosoom eiwitten, …
b) Gespecialiseerde celtypes : specifieke proteïnen typisch voor een speciale
celfunctie
Vb.: myosine II, haemoglobine in RBC, insuline, …
2. Selectieve expressie van 5000 RNA coderende genen
Voor elk gen geldt :
→ lage tot heel hoge expressie mogelijk => variabel specifiek aan celtype
→ combinatie van genen die tot expressie komen bepalen de functie & type vd cel
Er komt dus een andere set genen tot expressie in de spiercel en de zenuwcel
4
